目录

冯诺依曼体系结构

操作系统

操作系统的概念（是什么）

操作系统的目的（为什么）

如何理解管理 （怎么做）

操作系统总结 

系统调用和库函数概念

进程

基本概念

描述进程-PCB

task_struct-PCB的一种

task_ struct内容分类

查看进程

通过系统调用获取进程标示符

进程状态

进程状态查看

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冯诺依曼体系结构

我们常见的计算机，如笔记本。我们不常见的计算机，如服务器，大部分都遵守冯诺依曼体系结构。

• 输入单元：包括键盘, 鼠标，扫描仪, 写板等
• 中央处理器(CPU)：含有运算器和控制器等
• 输出单元：显示器，打印机等

• 这里的存储器指的是内存
• 不考虑缓存情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能访问外设(输入或输出设备)
• 外设(输入或输出设备)要输入或者输出数据，也只能写入内存或者从内存中读取。
• 一句话，所有设备都只能直接和内存打交道。

操作系统

操作系统的概念（是什么）

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。笼统的理解，操作系统包括：

• 内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）。
• 其他程序（例如函数库， shell程序等等）。

总结：操作系统=操作系统内核+一堆应用。

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操作系统的目的（为什么）

1. 与硬件交互，管理所有的软硬件资源。
2. 为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境。

总结：在操作系统，对上给用户一个稳定高效的环境，对下管理好软硬件资源。

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如何理解管理 （怎么做）

• 管理的本质是信息管理
• 管理硬件和硬件没有直接管理，管理的是信息
• 管理学生，没有直接管理，管理的是信息

操作系统总结 

1. 描述起来，用struct结构体。
2. 组织起来，用链表或其他高效的数据结构。

系统调用和库函数概念

1. 在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自己的部分接口，供上层开发使用，这部分由操作系统提供的接口，叫做系统调用。
2. 系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对也比较高，所以，有心的开发者可以对部分系统调用进行适度封装，从而形成库，有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。

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进程

基本概念

1. 课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序等
2. 内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

区分程序和进程:

1. 程序:程序本质就是一个文件，是静态的，存储在磁盘当中。
2. 进程:程序运行起来之后，就叫做进程，静态是动态的，由操作系统管理。

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描述进程-PCB

1. 进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。
2. 课本上称之为PCB（process control block）， Linux操作系统下的PCB是: task_struct。

task_struct-PCB的一种

• 在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。
• task_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到RAM(内存)里并且包含着进程的信息。
• 数据结构叫做双向链表。

task_ struct内容分类

• 进程标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。
• 进程PID：在当前操作系统当中唯一标识一个进程。
• ps aux:可以查看当前操作系统中当中的所有进程信息。

 

查看进程

1. 进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看
2. 
3. 大多数进程信息同样可以使用top和ps这些用户级工具来获取。
4. 

通过系统调用获取进程标示符

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
    printf("pid:%d\n",getpid());
    printf("ppid:%d\n",getppid());
    return 0;
}

进程状态

Linux内核源代码

为了弄明白正在运行的进程是什么意思，我们需要知道进程的不同状态。一个进程可以有几个状态（在Linux内核里，进程有时候也叫做任务）。
下面的状态在kernel源代码里定义：

代码如下：

/*
* The task state array is a strange "bitmap" of
* reasons to sleep. Thus "running" is zero, and
* you can test for combinations of others with
* simple bit tests.
*/
static const char * const task_state_array[] = {
"R (running)", /* 0 */
"S (sleeping)", /* 1 */
"D (disk sleep)", /* 2 */
"T (stopped)", /* 4 */
"t (tracing stop)", /* 8 */
"X (dead)", /* 16 */
"Z (zombie)", /* 32 */
};

1、R运行状态（running） : 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。 有时候当我们真正运行一个程序，这个进程明明还在运行，但是我们查看进程状态信息时进程处于S+睡眠状态这是为什么呢？原因是这个程序代码中cpu访问内存的效率太高，但是IO设备访问内存的效率太低，导致cpu一直在等待IO设备，所以我们查看进程状态信息是S+状态。

#include<stdio.h>
int main()
{
    while(1)
    {
        printf("Hello\n");
    }
    return 0;
}

#include<stdio.h>
int main()
{
    while(1)
    {
        // printf("Hello\n");
    }
    return 0;
}

 

2、进程状态查看S睡眠状态（sleeping): 意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠（interruptible sleep)）。
如果进程要硬盘寻找数据，但又由于速度太慢，导致进程进入休眠等待状态。
而在进程D被内存杀掉，就会导致深度休眠成为D状态。

3、D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。

4、T停止状态（stopped）： 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。

5、X死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态

6、 t(跟踪状态)当进程被gdb调试的时候，会产生t状态。

进程状态查看

1. ps aux 可以查看操作系统中所有的进程信息。
2. 
3. ps axj可以查看操作系统中子进程的父进程ID。
4.